Fisica 2 - Ramalho-142-144

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 Objetivos
 Compreender como 
ocorre o processo de 
convecção térmica.
 Reconhecer a 
ocorrência e as 
consequências da 
convecção térmica.
 Termos e conceitos
• correntes de 
convecção
• brisa marítima
• brisa terrestre
• inversão térmica
Seção 7.3 Convecção térmica
A convecção consiste no transporte de energia térmica de uma região 
para outra por meio do transporte de matéria, o que só pode ocorrer 
nos fluidos (líquidos e gases).
A movimentação das diferentes partes do fluido ocorre pela diferença 
de densidade que surge em virtude do seu aquecimento ou resfriamento. 
Na figura 9 está representado um líquido sendo aquecido em sua par-
te inferior. As porções mais quentes das regiões inferiores, tendo sua 
densidade diminuída, sobem. As porções mais frias da região superior, 
tendo maior densidade, descem. Colocando-se serragem no líquido, é 
possível visualizar as correntes líquidas ascendentes quentes e des-
cendentes frias. Essas correntes líquidas são denominadas correntes 
de convecção.
 Figura 9. Correntes 
de convecção num 
líquido em aquecimento.
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Atividade experimental: O gelo que não derrete
1 2
Para permitir a convecção 
térmica, o congelador 
da geladeira deve estar 
na parte superior (1), 
mas o aquecedor de 
um ambiente deve ser 
colocado no solo (2). 
Citamos, a seguir, algumas aplicações e consequências da convecção 
térmica.
• Na retirada de gases pelas chaminés, os gases aquecidos, resultantes 
da combustão, têm densidade diminuída e sobem, sendo eliminados. 
Ao redor da chama, cria-se uma região de baixa pressão que “aspira” o 
ar externo, mantendo a combustão.
• Devido a diferenças de temperatura em diferentes pontos da atmosfera, 
estabelecem-se correntes de convecção ascendentes, de ar quente, 
e descendentes, de ar frio. Planadores, asas-delta e outros veículos 
não motorizados movimentam-se no ar graças a essas correntes. O 
veículo somente ganha altitude quando alcança uma corrente quente 
ascendente, pois em voo planado está sempre descendo.
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 Figura 10. Durante o dia, sopra a brisa marítima e, à noite, sopra a brisa terrestre.
A B
Nas grandes cidades, a convecção é um fenômeno muito importante para a dispersão dos 
poluentes atmosféricos. Estando os gases eliminados pelos veículos automotores e pelas in-
dústrias mais quentes que o ar das camadas superiores, eles sobem e se diluem na atmosfera. 
No inverno, entretanto, é comum o ar poluído próximo ao solo estar mais frio que o ar puro das 
regiões mais elevadas. Desse modo, deixa de ocorrer a convecção, aumentando a concentra-
ção dos poluentes no ar que a população respira, com graves consequências, sobretudo para 
crianças e pessoas idosas ou doentes. Essa ocorrência recebe o nome de inversão térmica e 
pode ser agravada na ausência de ventos e de chuva.
 A cidade de São Paulo, em uma manhã de inversão térmica, vista da Serra da Cantareira.
• Nos radiadores de automóveis, a água quente aquecida pelo motor, sendo menos densa, 
sobe e a água mais fria da parte superior desce. Para melhor eficiência, a convecção pode 
ser forçada por uma bomba-d’água.
• Quando um ambiente é resfriado, esse resfriamento é feito a partir da região superior, porque 
o fluido frio tende a descer. Assim: o congelador das geladeiras de uma porta só é colocado 
na parte superior; o ar-condicionado de uma sala de cinema é localizado no teto; ao resfriar- 
-se um barril de chope, o gelo é colocado sobre o barril.
• A água, tendo alto calor específico, sofre variações de temperatura relativamente pequenas. 
Desse modo, numa região litorânea, a terra se aquece mais do que o mar durante o dia. O ar 
aquecido, em contato com a terra, sobe e produz uma região de baixa pressão, aspirando o 
ar que está sobre o mar. Sopra a brisa marítima (fig. 10A). À noite, ao perder calor, a terra se 
resfria mais do que o mar. O processo se inverte e sopra a brisa terrestre (fig. 10B).
Dia
Brisa marítima
Mar frio Terra quente Mar quente Terra fria
Brisa terrestre
Noite
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Qi Qr
Qa
Qt
 Objetivos
 Compreender como 
ocorre o processo de 
irradiação.
 Conceituar 
absorvidade, 
refletividade e 
transmissividade.
 Enunciar a lei dos 
intercâmbios.
 Conceituar corpo negro 
e poder emissivo de 
um corpo.
 Enunciar e aplicar a lei 
de Stefan-Boltzman e a 
lei de Kirchhoff.
 Reconhecer a 
ocorrência da irradiação 
térmica em fenômenos 
cotidianos.
 Termos e conceitos
• espelho ideal
• emissividade
• efeito estufa
• termografia
Seção 7.4 Noções de irradiação térmica
A transmissão de energia por meio de ondas eletromagnéticas (ondas 
de rádio, luz visível e raios ultravioleta, entre outras) é denominada irra-
diação ou radiação. Quando essas ondas são os raios infravermelhos, 
falamos em irradiação térmica.
Ao contrário da condução térmica e da convecção térmica, a irradiação 
ocorre sem a necessidade de um meio material: o transporte é exclusi-
vamente de energia, sob a forma de ondas.
Por exemplo, quando colocamos a mão embaixo de uma lâmpada acesa, 
sem tocá-la, temos a sensação de calor. Como o ar é mau condutor térmi-
co, praticamente não ocorre condução. Também não há convecção porque 
o ar quente sobe. Então, o calor que nos atinge só pode ser originado 
de ondas que se propagam da lâmpada para nossa mão. Outro exemplo 
é o caso da energia que recebemos do Sol, que só pode nos atingir por 
irradiação, posto que no vácuo não existe meio material.
Quando a energia radiante incide na superfície de um corpo, ela é par-
cialmente absorvida, parcialmente refletida e parcialmente transmitida 
através do corpo. A parcela absorvida aumenta a energia de agitação das 
moléculas constituintes do corpo (energia térmica). Na figura 11, da quan-
tidade total de energia Qi incidente, é absorvida a parcela Qa, reflete-se a 
parcela Qr e é transmitida a parcela Qt, de modo que:
 Figura 11.
Para avaliar a proporção da energia incidente que sofre os fenômenos 
de absorção, reflexão e transmissão, definimos as seguintes grandezas 
adimensionais:
Somando as três grandezas, obtemos:
Assim, por exemplo, um corpo ter absorvidade a 5 0,8 significa que 
80% da energia nele incidente foi absorvida. Os restantes 20% da energia 
total devem se dividir entre reflexão e transmissão.
Quando não há transmissão de energia radiante através do corpo, a 
transmissividade é nula (t 5 0). Nesse caso:
Qi 5 Qa 1 Qr 1 Qt
a 1 r 5 1
Absorvidade
a 5 
Qa
 ___ 
Qi
 
Refletividade
r 5 
Qr
 ___ 
Qi
 
Transmissividade
t 5 
Qt
 ___ 
Qi
 
a 1 r 1 t 5 
Qa
 ___ 
Qi
 1 
Qr
 ___ 
Qi
 1 
Qt
 ___ 
Qi
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Qi
 5 
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